Пробка канала ядерного реактора

 

1. Пробка канала ядерного реактора, содержащая соединенные штоком и выполненные с возможностью взаимного осевого перемещения верхнюю часть, взаимодействующую с каналом ядерного реактора через прикрепленную к ней уплотнительную прокладку, и нижнюю часть, размещенную в канале ядерного реактора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности работы путем увеличения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, без увеличения веса пробки, к штоку прикреплена траверса, противоположные концы которой соединены посредством осей с длинными плечами рычагов, короткие плечи которых выполнены взаимодействующими с упором, закрепленным на канале ядерного реактора, а оси вращения рычагов взаимодействуют с уплотнительной прокладкой.

2. Пробка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью равномерного распределения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, траверса установлена на полуосях, прикрепленных к штоку.

3. Пробка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения хода нижней части, необходимого для расцепления рычагов с укором, на оси вращения рычагов установлены кривошипы, взаимодействующие с уплотнительной прокладкой. Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в качестве уплотнения вертикальных каналов ядерных реакторов, преимущественно с жидкометаллическим теплоносителем. Целью изобретения является повышение надежности и безопасности работы путем увеличения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, без увеличения веса пробки. На фиг. 1 схематически изображена пробка канала ядерного реактора, продольный разрез; на фиг. 2 верхняя часть пробки канала ядерного реактора в момент установки (извлечения) в канал ядерного реактора, продольный разрез; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 расчетная схема для определения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, от веса части пробки канала ядерного реактора, подвешенной в канал ядерного реактора. Пробка канала ядерного реактора выполнена из двух частей верхней 1 и нижней 2, подвижных одна относительно другой в осевом направлении и герметизированных между собой посредством сильфона 3. Верхняя часть пробки содержит уплотнительную прокладку 4, через которую взаимодействуют с каналом ядерного реактора 5 и обеспечивает его герметизацию. Нижняя часть 2 размещена в канале ядерного реактора 5 и связана с верхней частью 1 посредством штока 6, траверсы 7, рычагов 8 с кривошипами 9. Рычаги 8 выполнены в виде рамок и размещены один внутри другого. Нижняя часть 2 пробки выполнена массивной и выполняет роль биологической защиты. Со штоком 8 нижняя часть 2 связана шарниром 10, с помощью которого верхняя часть 1 разгружается от действия бокового (горизонтального) усилия, возникающего от веса нижней части 2 в случае отклонения верхнего торца канала ядерного реактора 5 от плоскости горизонта или отклонения оси канала ядерного реактора 5 от вертикальности, т.е. обеспечивает более равномерное распределение усилия от веса нижней части 2 пробки на уплотнительную прокладку 4. Внутри штока 6 размещен пружинный компенсатор 11, состоящий из стержня 12, пружины 13 и гайки 14, обеспечивающий постоянное натяжение троса 15, посредством которого осуществляется установка (извлечение) пробки канала ядерного реактора в канал ядерного реактора 5, и компенсацию вертикальных температурных перемещений канала ядерного реактора 5. Шток 6 имеет ступенчатую форму. Торцовые поверхности штока 6, образованные большим диаметром, являются ограничителями его хода относительно верхней части 1 пробки канала ядерного реактора, имеющей отверстие для его перемещения. Уплотнительная прокладка 4 закреплена во фланце 16, герметично соединенном с верхней частью 2 пробки. Такое выполнение обеспечивает замену уплотнительной прокладки 4, например, при проведении планово-предупредительных ремонтов без извлечения пробки канала ядерного реактора из канала ядерного реактора 5, что, в совокупности с выполнением сопрягаемых поверхностей нижней части 2 и канала ядерного реактора 5, "шар по конусу" 17, обеспечивает доступ к пробке обслуживающего персонала. Траверса 7 представляет собой две пластины 18, связанные между собой осями 19. Пластины 18 закреплены на полуосях 20 штока 6. Полуоси 20 имеют общую ось вращения. Короткие плечи рычагов 9 имеют криволинейную поверхность (например, сферическую), через которую контактируют с упором 21, закрепленным на канале ядерного реактора 5. Связь рычагов 8 с верхней частью 1 пробки осуществлена через кривошипы 9, связанные с рычагами 8 и верхней частью 1 осями вращения 22. Установка кривошипов 9 в вертикальное положение в момент герметизации канала ядерного реактора 5 осуществляется перемещением упора 21 в вертикальном направлении. Пробка канала ядерного реактора работает следующим образом. При опускании в канал ядерного реактора 5 пробка удерживается на тросе 15. При этом стержень 12, связанный с тросом 15, поднят. Пружина 13 сжата. Шток 6 также находится в верхнем положении, короткие плечи рычагов 8 не выходят за диаметральные габариты верхней части пробки. В момент герметизации канала уплотнительная прокладка 4 устанавливается на верхний торец канала ядерного реактора 5, верхняя часть 1 пробки прекращает движение вниз. Нижняя часть 2 пробки продолжает движение вниз, перемещая при этом шток 6, который, воздействуя через траверсу 7 на рычаги 8, начинает их поворот. Поворот рычагов 8 продолжается свободно до взаимодействия их коротких плеч с упором 21. В этот момент в осях вращения 22 рычагов 8 появляется усилие, направленное вниз, за счет которого производится сжатие уплотнительной прокладки 4 и соответственно герметизация канала ядерного реактора 5. Сжатие продолжается до тех пор, пока силы упругости возникшие в уплотнительной прокладке 4 не сравняются со сжимающим ее усилием. После этого движение нижней части 2 прекращается и начинается движение стержня 12 пружинного компенсатора 11 в среднее положение, после достижения которого производится остановка механизма (на чертеже не показан), опускающего пробку канала ядерного реактора в канал ядерного реактора 5, герметизация которого на этом считается законченной. Работа пробки канала ядерного реактора при ее извлечении осуществляется в обратном порядке. Величина усилия, действующего на уплотнительную прокладку 4, определяется по формуле P₁=P₂-P₃+2Q, Р₁ величина усилия, действующего на уплотнительную прокладку 4; Р₂ вес верхней части 1 пробки канала ядерного реактора; Р₃ выталкивающее усилие от давления в канале ядерного реактора 5, действующее на верхнюю часть пробки; Q усилие, действующее на ось 22 каждого из рычагов 9, от веса нижней части 2 пробки. Расчет усилия приведен на расчетной схеме (см. фиг.4), причем величина G, по которой проведен расчет, определяется следующим образом: G=G₁-P₅-P₆, где G₁ вес нижней части 2 пробки канала ядерного реактора; P₅ усилие пружины 13, пружинного компенсатора 11; P₆ выталкивающее усилие от давления в канале ядерного реактора 5, действующее на нижнюю часть 2 пробки. На фиг.4: Р усилие взаимодействия коротких плеч рычагов 8 с упором 21, R реакция на усилие Р; L расстояние между кривошипами 9, l расстояние между кривошипами 9 и упорами 21. Соединение длинных плеч рычагов 8 с противоположными концами траверсы 7 позволяет максимально увеличить их длину, а значит и усилие на уплотнительную прокладку 4. В случае, когда нет потребности в увеличении усилия, такое выполнение позволяет уменьшить вес пробки канала ядерного реактора, т.е. уменьшить ее габариты. Наличие траверсы 7, имеющей возможность разворота относительно штока 6 и наличие в местах контакта коротких плеч рычагов 8 с упором 21 криволинейных поверхностей, обеспечивает самоустановку рычагов 8 и равномерное распределение усилия от веса нижней части 2 пробки на уплотнительную прокладку 4. Наличие кривошипов 9 позволяет уменьшить ход пробки канала ядерного реактора, необходимый для обеспечения выхода коротких плеч рычагов 8 из зацепления их с упором 21 и тем самым уменьшить длину сильфона 3. Это происходит потому, что при перемещении штока 6 вверх, одновременно с поворотом рычагов 8 происходит смещение их осей вращения к центру пробки канала ядерного реактора. Благодаря такому выполнению пробки канала ядерного реактора усилие, действующее на уплотнительную прокладку от веса части пробки, подвешенной в канале, увеличивается в несколько раз (в зависимости от соотношения плеч рычагов без увеличения общего веса данной пробки и ее габаритов. Например, в пробке перегрузочного канала реактора типа БН-600 применение такой конструкции позволяет увеличить усилие, действующее на уплотнительную прокладку от веса пробки, (≈700 кг) до 3500 кг, т.е. в 5 раз, что является достаточным для обеспечения герметизации перегрузочного канала на всех режимах работы реактора.

Формула изобретения

1. Пробка канала ядерного реактора, содержащая соединенные штоком и выполненные с возможностью взаимного осевого перемещения верхнюю часть, взаимодействующую с каналом ядерного реактора через прикрепленную к ней уплотнительную прокладку, и нижнюю часть, размещенную в канале ядерного реактора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности работы путем увеличения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, без увеличения массы пробки, к штоку прикреплена траверса, противоположные концы которой соединены посредством осей с длинными плечами рычагов, короткие плечи которых выполнены взаимодействующими с упором, закрепленным на канале ядерного реактора, а оси вращения рычагов взаимодействуют с уплотнительной прокладкой. 2. Пробка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью равномерного распределения усилия, действующего на уплотнительную прокладку, траверса установлена на полуосях, прикрепленных к штоку. 3. Пробка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения хода нижней части, необходимого для расцепления рычагов с укором, на оси вращения рычагов установлены кривошипы, взаимодействующие с уплотнительной прокладкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4